РОЗДІЛ 2
ВИХІДНІ МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Сировинні матеріали
В якості цементуючої матриці при виконанні роботи використовували портландцемент М400 цементного заводу ВАТ "Балцемент" з додаванням золи винесення Ладиженської ГРЕС.
Хімічний та мінералогічний склад цементу представлено в табл.2.1., склад золи ? в табл.2.2.
Таблиця 2.1
Хімічний та мінералогічний склад портландцементу
Оксиди, мас.%п.п.пМінерали, мас.%SiO2A1203Fe2O3CaOMgOS03К2OС3SС2SC3AC4AF21,05,64,864,02,50,70,150,2559,419,27,611,6
Таблиця 2.2
Хімічний склад золи винесення
ОксидиSiO2A1203Fe2O3TiO2MnOCaOMgOK2OS03Вміст оксидів,
мас.%55,524,74,00,21,52,51,32,70,8
Питома поверхня використованого портландцементу М400 складала 3062 см2/г, а золи - винесення ? 3720 см2/г по Блейну
В якості крупного заповнювача при виготовленні і вивченні бетонів використовували керамзит з насипною густиною 330...420 кг/м3, дрібного ? керамзитовий пісок з насипною густиною 460...730 кг/м3 та річковий кварцовий пісок з Мк = 1,2.
З метою оптимізації структури бетонів і поліпшення їх теплофізичних і міцностних характеристик в роботі використовували пластифікуючі і повітрявтягуючі добавки: суперпластифікатори "С-3" (тип "НФ" - сульфовані нафталінформальдегіди), "Dynamon SP3" (тип "ПА" - модифіковані акрилові полімери); модифіковані суперпластифікатори "К-2" і "К-6" (МІСТІМ), основа яких представлена лігносульфонатом кальцію; повітрявтягувальні добавки ? "ПБ-2000" і "К-4" (алкиланіонова група) ПОСТ (алюмосульфонафтенова група).
Вищеназвані добавки вводили до складу бетонної суміші у вигляді водних розчинів з урахуванням їх кількості по відношенню до маси цементуючої речовини.
Основні характеристики, прийнятих в роботі добавок, представлені в табл.2.3.
Таблиця 2.3
Добавки в бетон та їх характеристики
№ п/пНазва ТипПоказникиНТД1К?2Добавка пластифікатор-прискорювач тверднен-ня бетонівРідина світлокоричне-
вого кольору, р = 1,2 г/см3,
К = 32...36%ТУ У В.2.7-24.6-00294349-084-2003,
комплексні добавки ТОВ НВП "МІСТІМ" м.Рівне, Україна2К?4Повітрявтягувальна добавка3К?6Пластифікуючи добавка4С?3СуперпластифікаторПорошок коричневого кольоруТУ 6-36-0204229-6255SP3 MapeiСуперпластифікаторРідина жовтого кольору, К = 22%Mapei Dynamon SP3 (Італія)6ПБ?2000Повітрявтягувальна добавка
(алкіланіонова група)Рідина світлокори-чневого кольору, р = 1,15 г/см3, рН = 7...10в-во ОАО "Ивановохим-пром" м.Іваново, Росія7ПОСТПовітрявтягувальна добавкаРідина світложовтого кольору, р = 1,14...1,16 г/см3,
рН = 7...11 ТУ У 24.6-30576937-006-2003, МЧМ "ВПК" м. Київ В якості луговміщуючої добавки використовували безводну сіль карбонату натрію (кальцинована сода).
2.2. Методи досліджень
2.2.1. Фізико-механічні методи
Бетонні суміші і зразки затверділого бетону випробовували відповідно до вимог ГОСТ 10181.0...4-2000, ГОСТ 10180-90.
Постановку експериментів і обробку їх результатів виконано з застосуванням математично-статистичних методів, в тому числі повного факторного експерименту [126-127] з одержанням в якості математичної моделі експерименту рівняння регресії.
Умови твердіння зразків цементуючої матриці і бетонів, які використовували в роботі, відповідали нормально-вологісним умовам (t=20оС, W=95...100%), а також в умовах насиченого водяного пару при температурі 50оС та 80оС.
Основні експлуатаційні характеристики бетонів вивчали за стандартними методиками:
* атмосферостійкість ? відповідно до методики [128];
* морозостійкість бетонів визначалась у відповідності до [129];
* теплопровідність ? відповідно ДСТУ Б В.2.7-45-96
Сорбційну здатність, відкриту пористість і радіус пор цементуючої матриці і бетону визначали методом ізотерм десорбції і капілярного насичення за методикою, розробленою на кафедрі фізики КНУБА для капілярно?пористих будівельних матеріалів [130]. Для дослідження сорбційних властивостей зразки подрібнювались і відсіювались до фракції 0,25...0,5 мм. Для аналізу впливу ефектів подрібнення використовували і інші фракції зразків: дрібна фракція - що пройшла через сито 063 і крупна фракція - яка не пройшла сито з отворами 1 мм. Капілярне насичення проводили на зразках кубічної форми з довжиною ребра 4 см.
2.2.2. Фізико-хімічні методи
Визначення фазового складу вихідних речовин і продуктів гідратації здійснювали за допомогою комплексу фізико-хімічних методів досліджень: рентгенофазового аналізу і ДТА, електронної мікроскопії.
Рентгенофазовый аналіз виконували на рентгенівському дифрактометрі ДРОН-1,5 з мідною трубкою і нікелевим фільтром при U=42 KV, I=18 ma і діапазоні реєстрованих кутів ? 2? 8...60о. Розшифровка рентгенограм виконувалась методом ідентифікації одержаних даних з характеристиками, приведеними в літературі [131-133].
Комплексний диференційно-термічний аналіз проводили на установці системи F.Paulik, J.Paulik, L.Erdey фірми МОМ (Будапешт). Піч нагрівали зі швидкістю 10 град/хв до 900ОС. У якості еталона використовували прожарений технічний глинозем. При розшифровці дериватограм використовувалась література [131].
Дослідження структури контактної зони і розподіл в них хімічних елементів виконувався за допомогою метода рентгенометричного локального електроннозондового мікроаналізу [134, 135 ] на мікроаналізаторі JXA-5 "Jeol" (Японія).
Для вивчення процесу структуроутворення цементуючої матриці, виготовленої за різними технологіями була зібрана і використана установка [136], зображена на рис.2.1.
Суміш до моменту її тужавлення, являє собою дисперсію, у якій дисперсійним середовищем є електроліт (розчин гідрату окису кальцію та інших речовин). Отже, при зануренні в нього електродів з різними електрохімічними потенціалами між ними повинна виникати різність потенціалів, величина якої залежить від багатьох факторів ? від виду ел